海水增强型饮用水回用：概念化设计与风险缓解策略

为解决沿海地区饮用水供应短缺问题，研究人员创新性提出海水增强型饮用水回用（Seawater-Augmented Potable Reuse）概念，通过整合海水淡化与再生水处理工艺，构建4种间接/直接饮用水回用（IPR/DPR）方案。研究证实该策略可共享基础设施、降低供需风险，为沿海水厂提供灵活解决方案，成果发表于《Water Research》。

　　

全球水资源短缺日益严峻，传统水源已无法满足需求。在沿海地区，海水淡化（Seawater Desalination）和再生水回用（Potable Reuse）成为两大替代方案，但各自存在致命缺陷：海水淡化面临需求波动风险（如澳大利亚多座工厂被迫闲置），再生水则受原水供应不足威胁（如加州Napa市季节性灌溉用水挤占）。更棘手的是，独立建设两套系统导致资源浪费。如何通过技术整合实现"1+1>2"的效果？南加州大学团队在《Water Research》发表的突破性研究给出了答案。

研究团队创新性提出"海水增强型饮用水回用"（Seawater-Augmented Potable Reuse）概念，通过系统分析6种海水水源特性（开放取水口、藻华污染水、海底渗透水等）与4种处理工艺组合（常规活性污泥/膜生物反应器（MBR）+间接/直接回用），首次构建完整的技术路线图。关键技术包括：水质特征解析、工艺耦合优化、风险效益评估等，特别关注来自加州Salinas等地的实际海水入侵屏障井水样。

4.1 活性污泥工艺的间接回用方案

针对常规活性污泥处理的污水，研究提出在微滤前注入经氯化和筛网预处理的海水，利用现有膜过滤替代传统海水预处理工艺。对于藻华污染海水，创新性引入溶气气浮（DAF）工艺，通过混凝-气浮-膜过滤三级屏障有效去除藻类有机物和油脂。

4.2 膜生物反应器的间接回用方案

MBR工艺展现出独特优势：可直接接纳预处理海水，利用生物群落实现污染物协同降解。研究发现盐度≤10 g/L时，MBR能通过微生物群落重构（如藻-菌共生体系）提升处理效能，但需警惕盐度引起的膜污染加剧风险。

4.3-4.4 直接饮用回用方案

直接回用面临溴酸盐（BrO₃^-）超标的核心挑战。研究明确臭氧-生物活性炭（O₃/BAC）系统前不宜混入海水，因高溴化物（50-80 mg/L）会引发致癌物生成。解决方案是将海水注入BAC后段，既避免干扰臭氧氧化，又利用现有反渗透（RO）工艺同步脱盐。

这项研究为沿海水危机提供了革命性解决方案：通过基础设施共享降低30-40%建设成本，供需风险同步减少。特别是海底渗透水可直接注入RO前处理环节，大幅简化流程。但研究者强调，MBR耐盐性优化、溴硼去除等技术细节需进一步中试验证，且需建立跨部门协作机制应对监管挑战。正如通讯作者Amy E. Childress指出："这不仅是技术革新，更是水资源管理范式的转变"。论文提出的框架已应用于加州VenturaWaterPure等项目设计，为全球沿海城市树立了新标杆。